KR20220019429A - 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법 - Google Patents

3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220019429A
KR20220019429A KR1020200099833A KR20200099833A KR20220019429A KR 20220019429 A KR20220019429 A KR 20220019429A KR 1020200099833 A KR1020200099833 A KR 1020200099833A KR 20200099833 A KR20200099833 A KR 20200099833A KR 20220019429 A KR20220019429 A KR 20220019429A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image data
scanner
turntable
image
processing device
Prior art date
Application number
KR1020200099833A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102419144B1 (ko
Inventor
임성빈
Original Assignee
주식회사 메디트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 메디트 filed Critical 주식회사 메디트
Priority to KR1020200099833A priority Critical patent/KR102419144B1/ko
Publication of KR20220019429A publication Critical patent/KR20220019429A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102419144B1 publication Critical patent/KR102419144B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0004—Computer-assisted sizing or machining of dental prostheses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design

Abstract

3차원 스캔 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다. 본 개시의 일 실시예는, 3차원 스캐너를 이용하여 획득된 제1 이미지 데이터를, 순차적으로 획득된 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 프로세싱 디바이스에 전송 완료하도록, 제1 이미지 데이터를 압축하는 3차원 스캔 시스템을 제공한다.

Description

3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법 {A THREE-DIMENSIONAL SCAN SYSTEM AND A METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 개시는 3차원 스캔 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스캐너를 통해 획득한 복수의 이미지를 프로세싱 디바이스에 전송하는 방법에 및 장치에 관한 것이다.
치과 치료, 특히 보철 등의 치료를 하는 데 있어 치과용 CAD/CAM(Dental Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) 기술이 널리 사용되고 있다. CAD/CAM을 이용한 치과 치료에서 가장 중요한 것은 환자의 치아, 잇몸, 턱뼈 등의 대상체의 형상에 대하여 정교한 3차원 데이터를 획득하는 것이다. 치과 치료를 수행함에 있어서, 대상체로부터 획득된 3차원 이미지 데이터를 이용하면, 컴퓨터에 의하여 정확한 계산이 수행될 수 있다는 장점이 있다.
치과 CAD/CAM 분야에서는 광학식 3차원 스캐너가 많이 사용되고 있다. 광학식 3차원 스캐너는 대상체로부터 반사되는 빛을 이용하여 복수의 2차원 이미지들을 획득하고, 복수의 2차원 이미지를 이미지 처리함으로써, 대상체의 3차원 표면 형상 정보를 획득할 수 있다. 광학식 3차원 스캐너는 복수의 카메라를 이용하여 대상체를 촬영함으로써 복수의 2차원 이미지를 획득하고, 획득된 복수의 2차원 이미지를 프로세싱 디바이스로 전송한다.
최근에는, 광학식 3차원 스캐너를 통해 획득한 복수의 2차원 이미지 각각이 예를 들어 5백만개의 픽셀을 포함할 정도로 고해상도이고, 고해상도 이미지 파일의 경우 하나의 파일 당 용량이 약 5M byte인 경우도 있다. 이 경우, 광학식 3차원 스캐너를 통해 획득된 복수의 2차원 이미지를 프로세싱 디바이스로 전송하는데 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 특히, 턴 테이블을 이용하여 대상체를 회전 또는 위치 이동시켜 복수의 2차원 이미지들을 순차적으로 획득하는 경우, 획득된 복수의 2차원 이미지들을 프로세싱 디바이스로 전송하는데 소요되는 전송 시간이 턴 테이블의 이동 시간 보다 오래 걸림으로 인하여, 턴 테이블 상에 놓인 대상체의 3차원 이미지를 실시간으로 디스플레이부 상에 표시할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 개시는 턴 테이블 상에 배치되는 대상체를 3차원 스캐너를 이용하여 촬영함으로써 획득한 이미지 데이터들을 프로세싱 디바이스에 전송함에 있어서, 이미지 데이터의 전송 시간을 턴 테이블의 이동 시간에 동기화(synchronization)하기 위하여 이미지 데이터들을 압축하는 방법 및 3차원 스캔 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는 턴 테이블 상에 배치되는 대상체에 광을 투영(project)하고, 상기 대상체의 표면을 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득하는 단계, 상기 턴 테이블을 기설정된 경로에 따라 회전 또는 위치 이동하는 단계, 상기 턴 테이블의 회전 또는 위치 이동에 따라 변경된 위치에서 상기 대상체에 광을 투영하고, 상기 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득하는 단계, 상기 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 상기 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스에 전송 완료하도록 상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계, 및 상기 압축된 제1 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송하는 단계를 포함하는, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법을 개시한다.
또한 본 개시의 일 실시 예에서, 상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는 상기 3차원 스캐너와 상기 프로세싱 디바이스를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 상기 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하는 단계 및 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 개시의 일 실시 예에서 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간은, 상기 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적(可變的, variable)일 수 있다.
또한 본 개시의 일 실시 예에서 상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는, 상기 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 상기 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 상기 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출하는 단계 및 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에서, 상기 제1 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 복수의 카메라를 이용하여 상기 대상체를 스캔함으로써 복수의 이미지 프레임(image frames)을 포함하는 상기 제1 이미지 데이터를 획득하고, 상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는, 상기 복수의 이미지 프레임 중 기준 카메라를 통해 획득된 복수의 제1 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태를 유지하고, 상기 복수의 카메라 중 상기 기준 카메라를 제외한 나머지 카메라를 통해 획득된 복수의 제2 이미지 프레임은 상기 시간 주기에 기초하여 산출된 압축률에 따라 압축할 수 있다.
또한 본 개시의 일 실시 예에서, 상기 방법은 상기 제1 이미지 데이터가 상기 프로세싱 디바이스에 전송 완료되는 시점에 상기 제2 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송 시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는, 기설정된 이동 경로 및 회전 각도에 따라 위치 이동 또는 회전되는 턴 테이블, 적어도 하나의 카메라 및 광 조사부를 포함하고, 상기 턴 테이블 상에 위치하는 상기 대상체를 스캔함으로써 상기 대상체에 관한 로우 데이터(raw data)를 획득하는 스캐너, 상기 스캐너로부터 상기 이미지 데이터를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스, 및 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 스캐너와 연결되고, 상기 스캐너로부터 상기 이미지 데이터를 수신하는 프로세싱 디바이스를 포함하고, 상기 스캐너는 상기 광 조사부를 통해 상기 턴 테이블 상에 배치된 상기 대상체에 광을 투영(project)하고, 상기 대상체의 표면을 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득하고, 상기 턴 테이블의 회전 또는 위치 이동에 따라 변경된 위치에서 상기 대상체에 상기 광을 투영하고, 상기 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득하고, 상기 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 상기 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스에 전송 완료하도록 상기 제1 이미지 데이터를 압축하고, 상기 압축된 제1 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송하는, 3D 스캔 시스템을 개시한다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 스캐너는, 상기 스캐너와 상기 프로세싱 디바이스를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 상기 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간은, 상기 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적일 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 스캐너는, 상기 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 상기 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 상기 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에서 상기 스캐너는 복수의 카메라를 포함하고, 상기 복수의 카메라를 이용하여 상기 대상체를 스캔함으로써 복수의 이미지 프레임(image frames)을 포함하는 상기 제1 이미지 데이터를 획득하고, 상기 복수의 이미지 프레임 중 기준 카메라를 통해 획득된 복수의 제1 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태를 유지하고, 상기 복수의 카메라 중 상기 기준 카메라를 제외한 나머지 카메라를 통해 획득된 복수의 제2 이미지 프레임은 상기 시간 주기에 기초하여 산출된 압축률에 따라 압축할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 스캐너는, 상기 제1 이미지 데이터가 상기 프로세싱 디바이스에 전송 완료되는 시점에 상기 제2 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송 시작할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 프로세싱 디바이스는 디스플레이부; 를 포함하고, 상기 프로세싱 디바이스는 상기 스캐너로부터 수신된 상기 제1 이미지 데이터를 재구성함으로써 상기 대상체에 관한 3차원(3D) 이미지를 생성하고, 상기 스캐너에 의해 상기 제2 이미지 데이터의 전송이 시작되는 시점과 동시에 또는 상기 전송 시작 시점 이전에 상기 3D 이미지를 상기 디스플레이부 상에 디스플레이할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 다른 실시예는 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
개시된 실시 예에 따른 3차원 스캔 시스템 및 그 동작 방법은, 턴 테이블의 이동 시간과 3차원 스캐너로부터 획득된 이미지 데이터의 전송 속도를 동기화(synchronization)함으로써, 턴 테이블의 위치 이동 또는 회전에 따라 획득되는 대상체의 3차원 이미지를 시간 지연없이 실시간으로(real-time) 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템이 대상체의 표면 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템의 시간의 흐름에 따른 동작을 도시한 타임 테이블(time table)이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템이 수행하는 비닝(binning)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템의 구성 요소를 도시한 블록도이다.
본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 명세서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 시스템"이라는 표현은, 그 시스템이 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 개시에서 '대상체(object)'는 촬영의 대상이 되는 것으로서, 사람, 동물, 또는 그 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 신체의 일부(장기 또는 기관 등), 대상체 상에 부착 가능하거나 대상체 내에 삽입 가능한 인공 구조물, 또는 팬텀(phantom) 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 대상체로서 적어도 하나의 치아를 포함하는 구강에 대한 3차원 이미지 데이터를 획득하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 예를 들어, 대상체는 치아, 치은, 구강의 적어도 일부 영역, 및/또는 구강 내에 삽입 가능한 인공 구조물(예를 들어, 브라켓 및 와이어를 포함하는 교정 장치, 임플란트, 인공 치아, 인레이 및 온레이 등을 포함하는 치아 수복물, 구강 내 삽입되는 교정 보조 도구 등) 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 구강에 대한 3차원 이미지 데이터를 획득하는 경우에 제한되지 않으며, 다양한 대상체에 대한 3차원 이미지 데이터를 획득하기 위해 적용될 수 있다.
또한, 본 개시에서 '이미지 데이터'는 대상체를 2차원 또는 3차원적으로 표현하기 위해서 필요한 정보, 예를 들어, 적어도 하나의 카메라를 이용하여 획득된 로우 데이터(raw data)를 의미할 수 있다. 구체적으로, 로우 데이터는 대상체에 대한 3차원 이미지 데이터를 생성하기 위해서 획득되는 2차원 이미지일 수 있다. 로우 데이터는, 3차원 스캐너(예를 들어, 구강 스캐너(intraoral scanner))를 이용하여 대상체를 스캔할 때 복수의 카메라들에 의해 획득되는 서로 다른 시점의 2차원 이미지들을 의미할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)의 동작 방법을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)은, 3차원 스캐너(1000) 및 프로세싱 디바이스(2000)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 3차원 스캔 시스템(100)은 3차원 스캐너(1000)를 이용하여 대상체에 광을 조사(project)하고 광이 조사된 대상체를 스캔함으로써, 패턴의 변형에 의한 삼각 계측의 원리를 이용하여 대상체의 형상을 나타내는 3차원 데이터를 획득할 수 있다. 3차원 데이터 획득 방법은 이에 한정되지 않으며, 공지된 스캔 방법들을 적용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 3차원 스캐너(1000)는 적어도 하나의 카메라(1110, 1120), 광 조사부(1200), 턴 테이블(1300), 및 암(arm)(1400)을 포함할 수 있다. 3차원 스캔 시스템(100)이 포함하고 있는 구성이 도 1에 도시된 바와 같이 한정되는 것은 아니다.
3차원 스캐너(1000)는 대상체를 스캔함으로써 로우 데이터(raw data)를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 광 조사부(1200)를 통해 턴 테이블(1300) 상에 위치하는 대상체(10)에 구조광(structured light)(또는, 패턴 광)을 투영(project)할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 적어도 하나의 카메라(예를 들어, 광학 카메라)(1110, 1120)를 이용하여 구조광이 투영된 대상체의 표면을 스캔함으로써, 대상체에 관한 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, '이미지 데이터'는 대상체에 대한 3차원 데이터를 생성하기 위해서, 적어도 하나의 카메라(1110, 1120)를 이용하여 대상체의 표면을 스캔함으로써 획득한 복수의 2차원 이미지를 의미한다. 이미지 데이터는 로우 데이터(raw data)일 수 있다. 도 1에서, 3차원 스캐너(1000)는 두 개의 카메라(1110, 1120)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 하나의 카메라를 포함하거나, 또는 3개 이상의 복수의 카메라를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)가 복수의 카메라(1110, 1120)를 이용하여 대상체를 스캔함으로써, 복수의 2차원 이미지 프레임을 포함하는 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 광 조사부(1200)를 통해 복수의 서로 다른 구조광을 대상체에 투영하고, 복수의 서로 다른 구조광이 투영된 대상체를 스캔함으로써, 복수의 2차원 이미지를 획득할 수 있다.
턴 테이블(1300)은 암(arm)(1400)을 통해 3차원 스캐너(1000)의 하우징과 연결될 수 있다. 턴 테이블(1300)은 기 설정된 이동 경로에 따라 위치가 이동되거나, 또는 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 턴 테이블(1300)은 암(1400)의 제어에 의해 축 방향으로 스윙(swing)되거나, 또는 중심축을 기준으로 기 설정된 각도만큼 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 턴 테이블(1300)은 단위 이동 시간만큼 1회 이동하거나 회전한 이후, 기설정된 시간만큼 정지될 수 있다.
3차원 스캐너(1000)와 프로세싱 디바이스(2000)는 유선 또는 무선 통신 방법으로 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 유선 랜, 이더넷(Ethernet) 또는 기가 이더넷(Gigbit Ehernet; GigE) 중 어느 하나의 통신 방식으로 프로세싱 디바이스(2000)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 USB 2.0 또는 USB 3.0 규격의 USB(Universal Serial Bus) 연결 방식을 이용하여 프로세싱 디바이스(2000)와 연결될 수도 있다.
3차원 스캐너(1000)는 획득된 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)로 전송함과 동시에, 턴 테이블(1300)을 이동시키거나, 또는 턴 테이블(1300)을 회전할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블(1300)의 위치 이동 또는 회전에 따라 위치가 변경된 대상체(10)를 스캔하고, 대상체(10)에 관한 이미지 데이터를 순차적으로 획득할 수 있다. 이 경우, 3차원 스캐너(1000)는 전송되고 있는 이미지 데이터가 새로 획득된 이미지 데이터의 획득 시간 및 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 전송 완료되도록, 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 예를 들어, 비닝(binning)을 수행함으로써, 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 통신 인터페이스에 의해 기 설정된 전송 속도(예를 들어, GigE의 경우 70Mbps) 및 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 산출된 압축률에 기초하여 이미지 데이터를 비닝할 수 있다. 이에 대해서는 도 3에서 상세하게 설명하기로 한다.
3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120)를 이용하여 획득된 복수의 2차원 이미지 프레임을 선택적으로 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120) 중 기준 카메라(1110)를 통해 획득된 복수의 2차원 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태로 유지하고, 기준 카메라(1110)를 제외한 나머지 카메라(1120)를 통해 획득된 복수의 2차원 이미지 프레임은 압축하여 해상도를 저하시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120)를 통해 획득된 모든 2차원 이미지 프레임들을 압축할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)는 3차원 스캐너(1000)로부터 전달받은 이미지 데이터를 이용하여, 대상체의 표면의 형상을 3차원적으로 나타내는 3차원 데이터를 생성할 수 있다. 3차원 데이터는, 포인트 클라우드 데이터 또는 폴리곤 메쉬 데이터일 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(2000)는 복수의 인덱스 이미지 및 복수의 위상 시프트 이미지를 조합하고, 조합된 이미지에 대하여 광 삼각화 연산(optical triangulation) 등의 3차원 연산을 수행함으로써, 3차원 데이터를 획득하고, 3차원 데이터를 렌더링한 3차원 이미지를 디스플레이부(2400) 상에 표시할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)는, 수신된 이미지 데이터에 기초하여, 대상체에 대한 3차원 데이터 또는 3차원 이미지를 생성, 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있는 모든 전자 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 디바이스(2000)는 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등의 컴퓨팅 장치가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따른 프로세싱 디바이스(2000)는 대상체에 대한 3차원 데이터 또는 3차원 이미지를 분석하고, 분석 결과를 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(2000)는 3차원 스캐너(1000)에 연동되는 전용 소프트웨어를 저장 및 실행할 수 있다. 여기서, 전용 소프트웨어는 전용 프로그램 또는 전용 어플리케이션으로 호칭될 수 있다. 프로세싱 디바이스(2000)가 3차원 스캐너(1000)와 상호 연동되어 동작하는 경우, 프로세싱 디바이스(2000)에 저장되는 전용 소프트웨어는 3차원 스캐너(1000)와 연결되어 대상체 스캔을 통하여 획득되는 데이터들을 실시간을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너 제품 별로 각각 데이터를 처리하기 위한 전용 소프트웨어가 존재한다. 전용 소프트웨어는 대상체의 3차원 이미지를 획득, 처리, 저장, 및/또는 전송하기 위한 적어도 하나의 동작들을 수행할 수 있다.
전용 소프트웨어는 프로세싱 디바이스(2000)의 프로세서(2200, 도 6 참조) 또는 메모리(2300, 도 6 참조)에 저장될 수 있다. 또한, 전용 소프트웨어는 3차원 스캐너(1000)에서 획득된 데이터의 이용을 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 전용 소프트웨어에서 제공되는 사용자 인터페이스 화면은 개시된 실시 예에 따라서 생성되는 대상체에 대한 3차원 이미지를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따라 광학식 3차원 스캐너가 표면 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 따라 3차원 스캐너(1000)를 이용하여 대상체의 표면에 대한 3차원 데이터를 획득하기 위해서는, 양안시 구조광(structured light with stereo vision) 방식이 이용될 수 있다. 그러나, 이는 3차원 데이터 획득 방식의 일 예시이고, 본 개시의 실시예에 따른 3차원 데이터 획득 방식이 양안식 구조광 방식으로 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따른 3차원 스캐너(1000)는 적어도 하나의 카메라(1110, 1120)와 구조광(structured light)(또는, 패턴 광)(200)을 조사할 수 있는 적어도 하나의 광 조사부(1200)로 구성될 수 있다. 도 2에서, 3차원 스캐너(1000)는 두 개의 카메라(1110, 1120)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 하나의 카메라를 포함하거나, 또는 3개 이상의 복수의 카메라를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 광 조사부(1200)는 DLP 프로젝터(Digital Light Processing projector), LCD 프로젝터(projector) 또는 레이저 프로젝터 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너(1000)는, 대상체(10)에게 구조광(200)을 조사하고, 좌안 시야(left Field of View)에 대응되는 제1 카메라(1100)와 우안 시야(Right Field of View)에 대응되는 제2 카메라(1120) 각각에서 좌안 시야에 대응되는 L 영상(300) 및 우안 시야에 대응되는 R 영상(320)을 획득할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 대상체(10)에 대한 L 영상(300) 및 R 영상(320)을 포함하는 2차원 이미지 프레임을 연속적으로 획득할 수 있다. 3차원 스캐너(1000) 또는 프로세싱 디바이스(2000)는, L 영상(300) 및 R 영상(320)을 포함하는 2차원 이미지 프레임로부터 대상체의 표면 형상을 나타내는 3차원 이미지 프레임을 재구성할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는, 턴 테이블(1300, 도 1 참조) 상에 배치되고, 턴 테이블(1300)의 위치 이동 또는 회전에 의해 위치가 변경되는 대상체를 스캔함으로써 복수의 2차원 프레임들을 획득할 수 있다. 3차원 스캐너(1000) 또는 프로세싱 디바이스(2000)는, 복수의 2차원 이미지 프레임들로부터 복수의 3차원 이미지 프레임들을 획득할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)는, 복수의 3차원 이미지 프레임들을 조합하고, 조합된 이미지에 대하여 광 삼각화 연산(optical triangulation)을 수행함으로써 대상체 전체에 대한 3차원 데이터를 재구성할 수 있다. 프로세싱 디바이스(2000)는 3차원 데이터를 렌더링함으로써 3차원 이미지를 생성하고, 디스플레이부(2400, 도 1 참조) 상에 디스플레이할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)이 획득한 복수의 이미지들을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 3차원 스캔 시스템(100)은 3차원 스캐너(1000) 및 프로세싱 디바이스(2000)를 포함할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100), 광 조사부(1200), 및 턴 테이블(1300)을 포함하고, 프로세싱 디바이스(2000)는 통신 인터페이스(2100) 및 디스플레이부(2400)를 포함할 수 있다. 3차원 스캔 시스템(100)의 각 구성은 시간의 흐름에 따라 서로 다른 동작 및/또는 기능을 수행할 수 있다.
제1 시점(t1)에서 광 조사부(1200)는 대상체(10, 도 1 참조)에 광을 투영(project)할 수 있다. 대상체(10)는 턴 테이블(1300) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 광 조사부(1200)는 서로 다른 복수의 패턴을 갖는 패턴 광(또는 구조광)을 대상체(10) 상에 투영할 수 있다. 예를 들어, 광 조사부(1200)는 19개 내지 21개의 서로 다른 줄무늬 패턴을 갖는 패턴 광을 대상체(10) 상에 투영할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 광 조사부(1200)는 패턴이 없는 광을 조사할 수도 있다.
광 조사부(1200)는 제1 시점(t1)으로부터 제2 시점(t2)까지 광을 대상체(10) 상에 투영할 수 있다. 제1 시점(t1)으로부터 제2 시점(t2)까지의 시간 간격은 예를 들어, 0.5초일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이에 3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100)를 이용하여, 광이 투영된 대상체(10)를 스캔함으로써 복수의 제1 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 복수의 제1 이미지 데이터는, 광이 투영된 대상체(10)를 촬영함으로써 획득된 복수의 2차원 이미지일 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 이미지 데이터는 19개 내지 21개의 2차원 이미지들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
턴 테이블(1300)은, 카메라(1100)에 의해 제1 이미지 데이터의 획득이 완료된 시점, 즉 제2 시점(t2)에 제1 위치에서 제2 위치로 위치 이동하거나, 또는 회전할 수 있다. 턴 테이블(1300)이 제1 위치로부터 제2 위치로 이동이 완료되는 시점은 제3 시점(t3)이다. 턴 테이블(1300)이 제1 위치로부터 제2 위치로 1회 이동하는데 소요되는 시간, 즉 단위 이동 시간은 0.5초일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간은, 턴 테이블(1300)의 이동 경로, 턴 테이블(1300)의 회전 각도, 및 턴 테이블(1300)과 연결된 암(1400, 도 1 참조)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적(可變的, variable)일 수 있다.
턴 테이블(1300)이 제2 위치로 위치 이동하거나, 또는 회전되는 시점인 제3 시점(t3)에서, 광 조사부(1200)는 대상체(10)에 광을 투영한다. 제3 시점(t3)과 제4 시점(t4) 사이에 3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100)를 이용하여 광이 투영된 대상체(10)를 스캔함으로써, 복수의 제2 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 복수의 제2 이미지 데이터는, 턴 테이블(1300)이 제2 위치에 위치되는 경우, 턴 테이블(1300) 상에 배치되는 대상체(10)를 촬영함으로써 획득된 복수의 2차원 이미지로서, 복수의 제1 이미지 데이터와는 다른 이미지들일 수 있다. 그러나, 복수의 제2 이미지 데이터는, 복수의 제1 이미지 데이터와 동일하게 19개 내지 21개의 2차원 이미지를 포함할 수 있다. 제3 시점(t3)과 제4 시점(t4) 사이의 시간 간격은 예를 들어, 0.5초일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100)에 의해 복수의 제1 이미지 데이터의 획득이 완료된 시점인 제2 시점(t2)에 복수의 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)가 복수의 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송 완료하는데 소요되는 전송 시간은, 복수의 제2 이미지 데이터의 획득 시간과 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간을 합산한 시간일 수 있다. 복수의 제2 이미지 데이터의 획득 시간과 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간은 시간 주기 T(time period)를 형성할 수 있다. 시간 주기 T는 예를 들어, 복수의 제2 이미지 데이터의 획득 시간인 0.5초와 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간인 0.5초를 합한 1초일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
3차원 스캐너(1000)는 시간 주기 T 내에 복수의 제1 이미지 데이터의 전송이 완료될 수 있도록, 제2 시점(t2)에 복수의 제1 이미지 데이터를 압축함으로써, 복수의 제1 이미지 데이터의 용량을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제1 이미지 데이터의 해상도를 저하시킬 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제1 이미지 데이터가 시간 주기 T 내에 프로세싱 디바이스(2000)로 전송이 완료될 수 있도록, 복수의 제1 이미지 데이터를 비닝할 수 있다. 복수의 제1 이미지 데이터는 비닝의 압축률에 따라 용량이 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)에 의해 수행되는 비닝의 압축률은 가변적이다.
복수의 제1 이미지 데이터의 전송 시간은 통신 인터페이스(2100)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 3차원 스캐너(1000)와 프로세싱 디바이스(2000)는 기가 이더넷(GigE) 통신 방식으로 서로 데이터를 송수신할 수 있다. 기가 이더넷의 경우, 70Mbps의 전송 속도로 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 이미지 데이터 각각이 5백만 개의 픽셀(2048×2456)을 갖고, 총 21개의 2차원 이미지 프레임을 포함하는 경우, 복수의 제1 이미지 데이터의 데이터 용량은 약 200M byte일 수 있다. 이 경우, 3차원 스캐너(1000)가 기가 이더넷을 이용하여 복수의 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송하는데 소요되는 전송 시간은 약 3초일 수 있다. 시간 주기 T가 1초인 경우, 복수의 제1 이미지 데이터의 전송 시간이 3초가 소요되므로, 시간 주기 T 내에 복수의 제1 이미지 데이터를 전송할 수 없다. 이 경우, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제1 이미지 데이터의 픽셀 수를 1/3로 압축함으로써, 복수의 제1 이미지 데이터의 용량을 1/3로 감소시킬 수 있다. 따라서, 3차원 스캐너(1000)는 시간 주기 T의 1초 내에 압축된 복수의 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송 완료할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제1 이미지 데이터를 압축하기 위한 방법으로 비닝(binning)을 수행할 수 있다. 비닝의 구체적인 방법에 대해서는, 도 4에서 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제1 이미지 데이터를 샘플링(sampling)하거나, 또는 공지의 모든 압축 기술을 이용할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)의 통신 인터페이스(2100)는 제2 시점(t2)에 3차원 스캐너(1000)로부터 압축된 복수의 제1 이미지 데이터를 수신하기 시작하여, 제4 시점(t4)에 수신을 완료할 수 있다. 프로세싱 디바이스(2000)는 수신된 복수의 제1 이미지 데이터를 조합하고, 조합된 이미지에 대하여 광 삼각화 연산(optical triangulation)을 수행함으로써 3차원 데이터를 획득하고, 3차원 데이터를 렌더링함으로써 대상체(10)가 제1 위치에 있었던 시점에서의 제1 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 디스플레이부(2400)는 생성된 제1 3차원 이미지를 디스플레이할 수 있다. 턴 테이블(1300)은 제2 시점(t2)에서는 제1 위치에 위치하고 있고, 디스플레이부(2400)는 제1 위치에서의 대상체(10)에 관한 제1 3차원 이미지를 디스플레이하는바, 턴 테이블(1300)의 위치와 디스플레이되는 이미지가 동기화(synchronization)될 수 있다.
제4 시점(t4)에 턴 테이블(1300)은 제2 위치에서 제3 위치로 위치 이동하거나, 또는 회전할 수 있다. 턴 테이블(1300)은 제4 시점(t4)에서부터 제5 시점(t5) 사이의 시간 동안 이동할 수 있는데, 제4 시점(t4)과 제5 시점(t5) 사이의 시간 간격은 단위 이동 시간인 0.5초일 수 있다.
제2 시점(t2)에서와 마찬가지로, 제4 시점(t4)에서 3차원 스캐너(1000)는 복수의 제2 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 제4 시점(t4)에서부터 제6 시점(t6)까지의 시간 간격, 즉 시간 주기 T 동안 복수의 제2 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)의 통신 인터페이스(2100)는 제4 시점(t4)에서부터 복수의 제2 이미지 데이터를 수신하기 시작하여, 제6 시점(t6)에 수신을 완료할 수 있다. 프로세싱 디바이스(2000)는 수신된 복수의 제2 이미지 데이터를 이용하여 3차원 데이터를 획득하고, 3차원 데이터를 렌더링함으로써 대상체(10)가 제2 위치에 있을 때의 제2 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 디스플레이부(2400)는 제4 시점(t4)에서, 제2 3차원 이미지를 디스플레이할 수 있다.
광 조사부(1200)는 제5 시점(t5)에서 제3 위치에 위치하는 대상체(10)에 광을 투영할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100)를 이용하여 제5 시점(t5)에서 제3 위치에서의 대상체(10)를 스캔함으로써, 복수의 제3 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 제6 시점(t6)에, 복수의 제3 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 턴 테이블(1300)은 제6 시점(t6)에서 위치 이동하거나, 회전할 수 있다. 제5 시점(t5)과 제6 시점(t6) 사이의 시간 동안 카메라(1100), 광 조사부(1200), 및 턴 테이블(1300)의 동작 및/또는 기능은 제3 시점(t3)과 제4 시점(t4) 사이의 시간 동안의 동작 및/또는 기능과 반복되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
종래의 광학식 3차원 스캐너의 경우, 스캔을 통해 획득한 복수의 2차원 이미지 각각이 예를 들어, 5백만 개의 픽셀을 포함할 정도로 고해상도이고, 따라서 2차원 이미지를 전송하는데 소요되는 시간이 너무 오래 걸려, 턴 테이블(1300) 상에 놓인 대상체(10)의 위치 정보와 프로세싱 디바이스(2000)의 디스플레이부(2400)에 디스플레이되는 대상체(10)의 3차원 이미지가 동기화되지 않는 문제점이 있었다. 이 경우, 사용자는 디스플레이부(2400)를 통해 턴 테이블(1300)의 이전 위치에서의 대상체(10)의 3차원 이미지를 보기 때문에, 실시간으로 대상체(10)의 위치에 관한 3차원 이미지를 볼 수 없는 불편함이 있었다.
본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)은 복수의 이미지 데이터, 즉 복수의 2차원 이미지들을 압축함으로써, 순차적으로 획득되는 연속되는 이미지 데이터의 획득 시간과 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간을 합한 시간 주기 T 내에 복수의 이미지 데이터들이 전송 완료되도록 데이터 용량을 조절하는바, 턴 테이블(1300)의 위치 이동 또는 회전에 따라 대상체(10)의 3차원 이미지를 디스플레이부(2400) 상에 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 따라서, 본 개시의 3차원 스캔 시스템(100)은 실시간성을 보장하고, 직관적인 사용자 경험(User experience)을 제공할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)이 수행하는 비닝(binning)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 3차원 스캐너(1000)는 원본 이미지(400)를 1/4로 비닝할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 카메라를 통해 획득된 이미지를 저장하는 이미지 저장부(1130, 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 저장부(1130)는 임베디드 보드(embedded board)에 통합될 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 카메라를 통해 획득된 이미지를 이미지 저장부(1130)에 저장할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는 예를 들어, 6×6의 총 36개의 픽셀들을 포함하는 원본 이미지(400)를 1/4로 압축함으로써, 3×3의 총 9개의 픽셀들을 포함하는 비닝 이미지(410)를 생성할 수 있다. 원본 이미지(400)의 해상도를 낮추는 압축률은 이에 한정되지 않는다.
도 4에 도시된 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 원본 이미지(400)의 제1 픽셀(401) 내지 제4 픽셀(404) 각각의 픽셀 값을 하나의 픽셀(411)로 비닝함으로써, 비닝 이미지(410)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 원본 이미지(400)의 인접 픽셀들, 즉 제1 픽셀(401) 내지 제4 픽셀(404) 각각의 신호 값인 픽셀 값의 평균을 산출하고, 제1 픽셀(401) 내지 제4 픽셀(404)을 산출된 평균값을 갖는 하나의 픽셀(411)로 압축함으로써, 비닝 이미지(410)를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 원본 이미지(400)의 인접 픽셀들, 즉 제1 제1 픽셀(401) 내지 제4 픽셀(404) 각각의 픽셀 값 중 어느 하나의 픽셀 값을 샘플링하고, 샘플링된 픽셀 값을 갖는 하나의 픽셀(411)로 압축함으로써, 비닝 이미지(410)를 생성할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 공지된 모든 비닝 방법을 이용하여, 원본 이미지(400)를 비닝함으로써 비닝 이미지(410)를 생성할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(1000)의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
단계 S510에서, 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블 상에 배치되는 대상체에 광을 투영(project)하고, 적어도 하나의 카메라를 이용하여 대상체의 표면을 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득한다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 서로 다른 복수의 패턴 광(또는, 구조광)을 대상체에 투영할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 적어도 하나의 카메라를 이용하여 서로 다른 복수의 패턴 광이 투영된 대상체를 스캔함으로써, 대상체에 관한 복수의 2차원 이미지들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 3차원 스캐너(1000)는 19개 내지 21개의 패턴 광을 대상체에 투영하고, 각각의 패턴 광에 관한 19개 내지 21개의 2차원 이미지들을 획득할 수 있다.
단계 S520에서, 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블을 기 설정된 경로에 따라 회전 또는 위치 이동한다. 일 실시예에서, 턴 테이블은 암에 의해 스윙되거나, 중심축을 중심으로 하여 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 턴 테이블의 위치 이동 또는 회전의 경로는 미리 설정되어 있고, 턴 테이블은 미리 설정된 경로에 따라 이동하거나, 또는 회전될 수 있다. 턴 테이블이 1회 이동하거나, 또는 회전하는데 소요되는 단위 이동 시간은, 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적(可變的, variable)일 수 있다.
단계 S530에서, 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블의 회전 또는 위치 이동에 따라, 변경된 위치에서 대상체에 광을 투영하고, 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득한다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 변경된 위치에서 대상체의 표면을 스캔함으로써 복수의 2차원 이미지들을 획득할 수 있다. 단계 S530에서 획득된 복수의 2차원 이미지들은 단계 S510에서 획득된 복수의 2차원 이미지들과는 다른 위치에서 촬영되어 획득된 이미지인바, 서로 다를 수 있다.
단계 S540에서, 3차원 스캐너(1000)는 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송 완료하도록 제1 이미지 데이터를 압축한다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는, 3차원 스캐너와 프로세싱 디바이스(2000)를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 산출된 압축률에 기초하여 제1 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스가 기가 이더넷(GigE)이고, 기가 이더넷의 전송 속도가 70Mbps이며, 제1 이미지 데이터의 용량이 200M byte인 경우, 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)로 전송하는데 소요되는 전송 시간은 약 3초일 수 있다. 예를 들어, 시간 주기가 1초인 경우, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터를 시간 주기 내에 프로세싱 디바이스(2000)로 전송 완료하기 위하여 제1 이미지 데이터의 압축률을 1/3로 계산할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 1/3의 압축률로 제1 이미지 데이터를 압축하고, 압축된 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터의 해상도를 낮추기 위한 압축 방법으로써, 비닝(binning) 또는 샘플링(sampling) 기술을 이용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 공지된 모든 이미지 압축 기술을 이용하여 제1 이미지 데이터의 해상도를 저하시킬 수 있다.
일 실시예에서 3차원 스캐너(1000)는, 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출할 수 있다. 턴 테이블의 단위 이동 시간은 이동 경로, 회전 각도 및 암의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적이므로, 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블의 이동 경로, 회전 각도 및 암의 축 방향 회전 각도에 관한 정보를 미리 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 단위 이동 시간을 미리 예측할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 예측된 단위 이동 시간에 관한 정보를 이용하여, 제1 이미지 데이터를 비닝할 압축률을 산출할 수 있다. 예를 들어, 턴 테이블이 이동 경로가 평균 이동 경로 보다 긴 경우, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터를 비닝하기 위한 압축률을 기준 압축률 보다 낮은 값으로 산출할 수 있다. 또한, 턴 테이블의 이동 경로가 평균 이동 경로 보다 짧은 경우, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터를 비닝하기 위한 압축률을 기준 압축률 보다 높은 값으로 산출할 수 있다. 여기서, '기준 압축률'은 턴 테이블이 1회 이동하는 경로의 평균, 즉 평균 이동 경로에 따라 턴 테이블이 이동하는 동안 이미지 데이터의 전송이 완료될 수 있도록 하는 압축률을 의미한다.
마찬가지로, 턴 테이블의 회전 각도가 평균 회전 각도 보다 큰 경우, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터를 비닝하기 위한 압축률을 기준 압축률 보다 낮은 값으로 산출할 수 있다. 이 경우, '기준 압축률'은 턴 테이블이 평균 회전 각도에 따라 이동하는 동안 이미지 데이터의 전송이 완료될 수 있도록 하는 압축률을 의미한다.
3차원 스캐너(1000)는 산출된 압축률에 기초하여 제1 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라를 포함하고, 복수의 카메라를 이용하여 획득된 복수의 2차원 이미지 프레임을 선택적으로 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라 중 기준 카메라를 통해 획득된 복수의 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태로 유지하고, 기준 카메라를 제외한 나머지 카메라를 통해 획득된 복수의 이미지 프레임은 압축하여 해상도를 저하시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라를 통해 획득된 모든 이미지 프레임들을 압축할 수 있다.
단계 S550에서, 3차원 스캐너(1000)는 압축된 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)의 구성 요소를 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 3차원 스캔 시스템(100)은 3차원 스캐너(1000) 및 프로세싱 디바이스(2000)를 포함할 수 있다. 3차원 스캔 시스템(100)은, 3차원 스캐너(1000)를 이용하여 대상체를 스캔함으로써 대상체의 형상을 나타내는 3차원 데이터를 획득할 수 있다.
도 6에 도시된 3차원 스캔 시스템(100)은, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 3차원 데이터 획득 방법을 수행할 수 있으며, 도 1 내지 도 5에 대한 설명이 적용될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블(1300) 상에 위치하는 대상체를 스캔함으로써, 대상체에 관한 로우 데이터(raw data)를 획득할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 획득된 로우 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다. 여기서, '로우 데이터'는 대상체를 스캔함으로써 획득한 복수의 2차원 이미지 프레임을 의미할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는 카메라(1100), 광 조사부(1200), 턴 테이블(1300), 및 암(1400)을 포함할 수 있다.
카메라(1100)는 적어도 하나의 카메라(1110, 1120)를 포함할 수 있다. 도 6에서는, 카메라(1100)는 제1 카메라(1110) 및 제2 카메라(1120), 즉 2개의 카메라를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 2개의 카메라를 포함하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 카메라(1100)는 하나의 카메라만을 포함하거나, 또는 3개 이상의 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 카메라(1100)는 광 조사부(1200)에 의해 패턴 광(또는, 구조 광)이 투영된 대상체를 촬영함으로써 복수의 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 복수의 이미지 데이터는, 예를 들어 복수의 2차원 이미지일 수 있다.
이미지 저장부(1130)는 임베디드 보드(embedded board)를 통해 카메라(1100)와 연결될 수 있다. 이미지 저장부(1130)는 카메라(1100)에 의해 획득된 이미지를 저장할 수 있다. 이미지 저장부(1130)는 예를 들어, 플래시 메모리 (flash memory), 멀티미디어 카드(multimedia card micro), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 또는 하드디스크(hard disk) 중 적어도 하나의 저장매체로 구성될 수 있다.
광 조사부(1200)는 턴 테이블(1300) 상에 배치된 대상체에 광을 투영(project)할 수 있다. 광 조사부(1200)는 서로 다른 복수의 패턴 광을 대상체에 투영할 수 있다. 예를 들어, 19개 내지 21개의 서로 다른 패턴 광을 대상체에 투영할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 광 조사부(1200)는 패턴 또는 구조가 없는 광을 대상체에 조사할 수도 있다.
광 조사부(1200)는 턴 테이블(1300)의 위치 이동 또는 회전에 따라 광을 반복적으로 투영할 수 있다. 예를 들어, 광 조사부(1200)는 턴 테이블(1300)이 제1 위치에 위치하는 경우, 광을 투영하고, 턴 테이블(1300)이 제2 위치로 이동하거나, 또는 회전되는 경우, 제2 위치에서의 대상체에 다시 광을 투영할 수 있다.
턴 테이블(1300)은 대상체가 배치되는 마운트(mount)로서, 기설정된 이동 경로 및 회전 각도에 따라 위치 이동되거나, 또는 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 턴 테이블(1300)은 암(1400)과 결합되고, 암(1400)의 축 방향 회전에 따라 스윙(swing)될 수 있다. 턴 테이블(1300)이 1회 이동하거나, 또는 회전하는데 소요되는 단위 이동 시간은, 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적(可變的, variable)일 수 있다. 예를 들어, 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간은 0.5초일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
암(arm)(1400)은 3차원 스캐너(1000)의 하우징과 턴 테이블(1300)을 연결하는 연결 부재이다. 암(1400)은 기설정된 각도에 따라 스윙(swing)될 수 있다. 암(1400)은 턴 테이블(1300)이 기설정된 이동 경로에 따라 이동하거나, 기설정된 각도에 따라 스윙되도록, 턴 테이블(1300)을 제어할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는, 카메라(1100)를 이용하여 제1 위치에 위치하는 턴 테이블(1300) 상에 배치되는 대상체를 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득하고, 턴 테이블(1300)의 회전 또는 위치 이동에 따라 변경된 제2 위치에서 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 제1 이미지 데이터 및 제2 이미지 데이터는 각각 복수의 2차원 이미지들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지 데이터 및 제2 이미지 데이터는 각각 19개 내지 21개의 2차원 이미지들을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 이미지 데이터는, 제1 이미지 데이터가 획득된 이후 순차적으로 획득될 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 턴 테이블(1300)의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송 완료하도록, 제1 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는, 3차원 스캐너와 프로세싱 디바이스(2000)를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 산출된 압축률에 기초하여 제1 이미지 데이터를 압축할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스가 기가 이더넷(GigE)이고, 기가 이더넷의 전송 속도가 70Mbps이며, 제1 이미지 데이터의 용량이 200M byte인 경우, 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)로 전송하는데 소요되는 전송 시간은 약 3초일 수 있다. 예를 들어, 시간 주기가 1초인 경우, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터를 시간 주기 내에 프로세싱 디바이스(2000)로 전송 완료하기 위하여, 제1 이미지 데이터의 압축률을 1/3로 계산할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 1/3의 압축률로 제1 이미지 데이터를 압축하고, 압축된 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다.
예를 들어, 3차원 스캐너(1000)는 제1 이미지 데이터의 해상도를 낮추기 위한 압축 방법으로써, 비닝(binning) 또는 샘플링(sampling) 기술을 이용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 공지된 모든 이미지 압축 기술을 이용하여 제1 이미지 데이터의 해상도를 저하시킬 수 있다.
일 실시예에서 3차원 스캐너(1000)는, 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출할 수 있다. 턴 테이블의 단위 이동 시간은 이동 경로, 회전 각도 및 암의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적이므로, 3차원 스캐너(1000)는 턴 테이블의 이동 경로, 회전 각도 및 암의 축 방향 회전 각도에 관한 정보를 미리 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 단위 이동 시간을 미리 예측할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 예측된 단위 이동 시간에 관한 정보를 이용하여, 제1 이미지 데이터를 비닝할 압축률을 산출할 수 있다. 3차원 스캐너(1000)는 산출된 압축률에 기초하여 제1 이미지 데이터를 비닝할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120)를 이용하여 획득된 복수의 이미지 프레임을 선택적으로 압축할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120) 중 제1 카메라(1110)를 통해 획득된 복수의 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태로 유지하고, 제2 카메라(1120)를 통해 획득된 복수의 이미지 프레임은 압축하여 해상도를 저하시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원 스캐너(1000)는 복수의 카메라(1110, 1120)를 통해 획득된 모든 이미지 프레임들을 압축할 수 있다.
3차원 스캐너(1000)는 압축된 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스(2000)에 전송할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)는 3차원 스캐너(1000)로부터 전달받은 이미지 데이터를 이용하여, 대상체의 표면의 형상을 3차원적으로 나타내는 3차원 데이터를 생성할 수 있다. 3차원 데이터는, 포인트 클라우드 데이터 또는 폴리곤 메쉬 데이터일 수 있다. 프로세싱 디바이스(2000)는, 수신된 이미지 데이터에 기초하여, 대상체에 대한 3차원 데이터 또는 3차원 이미지를 생성, 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있는 모든 전자 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 디바이스(2000)는 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등의 컴퓨팅 장치가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따른 프로세싱 디바이스(2000)는 대상체에 대한 3차원 데이터 또는 3차원 이미지를 분석하고, 분석 결과를 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있다.
프로세싱 디바이스(2000)는 통신 인터페이스(2100), 프로세서(2200), 메모리(2300), 및 디스플레이부(2400)를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(2100)는 3차원 스캐너(1000)와 연결되고, 3차원 스캐너(1000)와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신 인터페이스(2100)는 예를 들어, 유선 랜, 이더넷(Ethernet) 또는 기가 이더넷(Gigbit Ehernet; GigE) 중 어느 하나의 통신 방식으로 3차원 스캐너(1000)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 통신 인터페이스(2100)는 USB 2.0 또는 USB 3.0 규격의 USB(Universal Serial Bus) 연결 방식을 이용하여 3차원 스캐너(1000)와 연결될 수도 있다.
프로세서(2200)는 적어도 하나의 명령어(instructions) 또는 프로그램 코드를 수행하여, 의도하는 동작 및/또는 기능을 수행하도록 3차원 스캐너(1000) 및 프로세싱 디바이스(2000)를 제어한다. 본 개시의 설명에서 3차원 스캔 시스템(100)이 수행하는 동작 및/또는 기능은, 3차원 스캐너(1000)에 의해 수행되거나, 프로세싱 디바이스(2000)에 의해 수행되도록 프로세서(2200)에 의해 제어되는 동작일 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램 코드는 프로세서(2200) 내에 포함되는 내부 메모리(미도시) 또는 프로세서(2200)와 별도로 프로세싱 디바이스(2000) 내에 포함되는 메모리(2300)에 저장되어 있을 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(2200)는 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램 코드를 수행하여, 의도하는 동작 및/또는 기능을 수행하도록 프로세싱 디바이스(2000) 내부에 포함되는 적어도 하나의 구성들을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(2200)는 비디오에 대응되는 그래픽 처리를 위한 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit, 미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(2200)는 코어(core, 미도시)와 GPU(미도시)를 통합한 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 프로세서(2200)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), 및 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) 중 적어도 하나로 구성될 수도 있다.
일 실시예에서, 프로세서(2200)는 3차원 스캐너(1000)로부터 수신되는 이미지 데이터를 이용하여, 대상체에 대한 3차원 데이터를 생성하고, 3차원 데이터를 렌더링함으로써, 대상체의 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(2200)는 3차원 스캐너(1000)로부터 수신된 복수의 인덱스 이미지 및 복수의 위상 시프트 이미지를 병합(merge)하는 등의 3차원 연산을 수행함으로써, 3차원 데이터를 획득하고, 3차원 데이터를 렌더링함으로써 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
메모리(2300)는 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램 코드(program code)를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(2300)에 저장된 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램 코드는 프로세서(2200)에 의해 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 메모리(2300)는 3차원 스캐너(1000)로부터 수신되는 데이터(예를 들어, 대상체 스캔을 통하여 획득된 로우 데이터, 2차원 이미지 데이터, 3차원 데이터 등)를 저장할 수 있다. 메모리(2300)는 대상체를 3차원적으로 나타내는 3차원 이미지를 저장할 수 있다.
메모리(2300)는 예를 들어, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
디스플레이부(2400)는 프로세서(2200)에 제어에 따라서 소정 화면을 디스플레이 할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이부(2400)는 프로세서(2200)에 의해 생성된 대상체의 3차원 이미지를 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이부(2400)는 3차원 이미지를 포함하는 사용자 인터페이스(User Interface) 화면을 디스플레이 할 수 있다. 또는, 디스플레이부(2400)는 대상체에 대한 진단 및 치료와 관련되는 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다.
디스플레이부(2400)는, 예를 들어, 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 3차원 스캔 시스템(100)의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예에 따르면, 3차원 스캔 시스템(100)의 동작 방법을 실행하는 적어도 하나의 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체가 제공될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 여기서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 코드를 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.
여기서, 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치임을 의미할 수 있다. 또한, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 3차원 스캔 시스템(100)의 동작 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 3차원 스캔 시스템(100)의 동작 방법은 애플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM 또는 앱 스토어TM 등)를 통해 사용자 디바이스(예: 스마트 폰)에 직접, 또는 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다.
이상에서 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100: 스캔 시스템, 1000: 3차원 스캐너, 1100: 카메라, 1110: 제1 카메라, 1120: 및 제2 카메라, 1200: 패턴 광 조사부, 1300: 턴 테이블, 1400: 암, 2000: 프로세싱 디바이스, 2100: 통신 인터페이스, 2200: 프로세서, 2300: 메모리, 2400: 디스플레이부

Claims (13)

  1. 턴 테이블 상에 배치되는 대상체에 광을 투영(project)하고, 상기 대상체의 표면을 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 턴 테이블을 기설정된 경로에 따라 회전 또는 위치 이동하는 단계;
    상기 턴 테이블의 회전 또는 위치 이동에 따라 변경된 위치에서 상기 대상체에 광을 투영하고, 상기 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 상기 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스에 전송 완료하도록 상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계; 및
    상기 압축된 제1 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송하는 단계;
    를 포함하는, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는,
    상기 3차원 스캐너와 상기 프로세싱 디바이스를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 상기 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는 단계;
    를 포함하는, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 턴 테이블의 단위 이동 시간은, 상기 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적(可變的)인, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는,
    상기 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 상기 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 상기 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는 단계;
    를 포함하는, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 복수의 카메라를 이용하여 상기 대상체를 스캔함으로써 복수의 이미지 프레임(image frames)을 포함하는 상기 제1 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 제1 이미지 데이터를 압축하는 단계는, 상기 복수의 이미지 프레임 중 기준 카메라를 통해 획득된 복수의 제1 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태를 유지하고, 상기 복수의 카메라 중 상기 기준 카메라를 제외한 나머지 카메라를 통해 획득된 복수의 제2 이미지 프레임은 상기 시간 주기에 기초하여 산출된 압축률에 따라 압축하는, 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 데이터가 상기 프로세싱 디바이스에 전송 완료되는 시점에 상기 제2 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송 시작하는 단계;
    를 더 포함하는, 3차원 스캔 시스템의 동작 방법.
  7. 기설정된 이동 경로 및 회전 각도에 따라 위치 이동 또는 회전되는 턴 테이블;
    적어도 하나의 카메라 및 광 조사부를 포함하고, 상기 턴 테이블 상에 위치하는 상기 대상체를 스캔함으로써 상기 대상체에 관한 로우 데이터(raw data)를 획득하는 스캐너;
    상기 스캐너로부터 상기 이미지 데이터를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스; 및
    상기 통신 인터페이스를 통해 상기 스캐너와 연결되고, 상기 스캐너로부터 상기 이미지 데이터를 수신하는 프로세싱 디바이스;
    를 포함하고,
    상기 스캐너는,
    상기 광 조사부를 통해 상기 턴 테이블 상에 배치된 상기 대상체에 광을 투영(project)하고, 상기 대상체의 표면을 스캔함으로써 제1 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 턴 테이블의 회전 또는 위치 이동에 따라 변경된 위치에서 상기 대상체에 상기 광을 투영하고, 상기 대상체를 스캔함으로써 제2 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 제2 이미지 데이터의 이미지 획득 시간과 상기 턴 테이블의 단위 이동 시간을 합산한 시간 주기(time period) 내에 상기 제1 이미지 데이터를 프로세싱 디바이스에 전송 완료하도록 상기 제1 이미지 데이터를 압축하고,
    상기 압축된 제1 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송하는, 3D 스캔 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스캐너는,
    상기 스캐너와 상기 프로세싱 디바이스를 연결하는 통신 인터페이스의 전송 속도 및 상기 시간 주기에 관한 정보를 이용하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량을 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는, 3D 스캔 시스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 턴 테이블의 단위 이동 시간은, 상기 턴 테이블의 이동 경로, 상기 턴 테이블의 회전 각도, 및 상기 턴 테이블과 연결된 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 가변적인, 3D 스캔 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스캐너는,
    상기 턴 테이블의 이동 경로에 따른 거리 정보, 상기 턴 테이블의 회전 각도 정보 및 상기 암(arm)의 축 방향 회전 각도 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1 이미지 데이터의 용량의 조절하기 위한 압축률을 산출하고, 상기 산출된 압축률에 기초하여 상기 제1 이미지 데이터를 비닝하는, 3D 스캔 시스템.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 스캐너는 복수의 카메라를 포함하고, 상기 복수의 카메라를 이용하여 상기 대상체를 스캔함으로써 복수의 이미지 프레임(image frames)을 포함하는 상기 제1 이미지 데이터를 획득하고, 상기 복수의 이미지 프레임 중 기준 카메라를 통해 획득된 복수의 제1 이미지 프레임은 압축하지 않은 원본 상태를 유지하고, 상기 복수의 카메라 중 상기 기준 카메라를 제외한 나머지 카메라를 통해 획득된 복수의 제2 이미지 프레임은 상기 시간 주기에 기초하여 산출된 압축률에 따라 압축하는, 3D 스캔 시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 스캐너는, 상기 제1 이미지 데이터가 상기 프로세싱 디바이스에 전송 완료되는 시점에 상기 제2 이미지 데이터를 상기 프로세싱 디바이스에 전송 시작하는, 3D 스캔 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는 디스플레이부;
    를 더 포함하고,
    상기 프로세싱 디바이스는, 상기 스캐너로부터 수신된 상기 제1 이미지 데이터를 재구성함으로써 상기 대상체에 관한 3차원(3D) 이미지를 생성하고, 상기 스캐너에 의해 상기 제2 이미지 데이터의 전송이 시작되는 시점과 동시에 또는 상기 전송 시작 시점 이전에 상기 3D 이미지를 상기 디스플레이부 상에 디스플레이하는, 3D 스캔 시스템.

KR1020200099833A 2020-08-10 2020-08-10 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법 KR102419144B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200099833A KR102419144B1 (ko) 2020-08-10 2020-08-10 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200099833A KR102419144B1 (ko) 2020-08-10 2020-08-10 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220019429A true KR20220019429A (ko) 2022-02-17
KR102419144B1 KR102419144B1 (ko) 2022-07-11

Family

ID=80493306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200099833A KR102419144B1 (ko) 2020-08-10 2020-08-10 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102419144B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448985B1 (ko) * 2013-03-05 2014-10-13 주식회사 메디트 ３차원 형상 측정장치
KR20160060796A (ko) * 2014-11-19 2016-05-31 주식회사 코프 치과용 구강 검사 시스템
KR101669818B1 (ko) * 2015-09-09 2016-10-27 주식회사 메디트 치아 치료용 모형 스캔장치
KR101794681B1 (ko) * 2016-11-30 2017-11-07 오스템임플란트 주식회사 치과용 3차원 스캐너 및 그 구동방법
KR102129915B1 (ko) * 2018-12-28 2020-07-06 가천대학교 산학협력단 특수 소형 컴퓨터 단층 촬영기술을 이용한 구강 인상체 스캐너

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448985B1 (ko) * 2013-03-05 2014-10-13 주식회사 메디트 ３차원 형상 측정장치
KR20160060796A (ko) * 2014-11-19 2016-05-31 주식회사 코프 치과용 구강 검사 시스템
KR101669818B1 (ko) * 2015-09-09 2016-10-27 주식회사 메디트 치아 치료용 모형 스캔장치
KR101794681B1 (ko) * 2016-11-30 2017-11-07 오스템임플란트 주식회사 치과용 3차원 스캐너 및 그 구동방법
KR102129915B1 (ko) * 2018-12-28 2020-07-06 가천대학교 산학협력단 특수 소형 컴퓨터 단층 촬영기술을 이용한 구강 인상체 스캐너

Also Published As

Publication number Publication date
KR102419144B1 (ko) 2022-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11163976B2 (en) Navigating among images of an object in 3D space
ES2724115T3 (es) Interfaz gráfica de usuario para el marcado de márgenes asistido por ordenador sobre dentaduras
EP2620914B1 (en) Three-dimensional scan recovery
EP2677938B1 (en) Space carving in 3d data acquisition
KR102138919B1 (ko) 보철물 파라미터 조정방법 및 이를 수행하는 보철 캐드 장치
KR102419144B1 (ko) 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법
EP4218663A1 (en) Oral image processing device and oral image processing method
KR102444195B1 (ko) 3차원 스캐너 디바이스, 동작 방법, 및 그 동작 방법을 실행하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
KR102582709B1 (ko) 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치
KR101825216B1 (ko) 구강 스캐너를 이용한 정밀 3차원 입체 데이터 획득 방법
CN110269715B (zh) 一种基于ar的根管监测方法及系统
KR20220017830A (ko) 3차원 데이터 획득 방법, 장치 및 그 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
KR102612682B1 (ko) 전자 장치 및 3차원 스캐너의 스캔 이미지 처리 방법
EP4321128A1 (en) Data processing device, scanner, and method for operating same
KR102441485B1 (ko) 3차원 데이터 획득 방법, 장치 및 그 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
KR102605094B1 (ko) 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법
KR102626891B1 (ko) 데이터 처리 장치, 스캐너 및 그 동작 방법
EP4328861A2 (en) Jaw movements data generation apparatus, data generation method, and data generation program
Koidis et al. 3D visualization of dental data for virtual treatment planning
KR20230038117A (ko) 구강 이미지를 처리하는 방법 및 데이터 처리 장치
KR20230007933A (ko) 구강 모델을 처리하는 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법
KR20230055381A (ko) 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법
CN116763474A (zh) 在用牙科成像设备扫描期间生成牙科对象的三维表示
KR20220107774A (ko) 3차원 스캔 시스템, 및 그 동작 방법
KR20230102053A (ko) 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant